【摘 要】随着我国高层建筑施工技术的快速发展，型钢砼在高层及超高层建筑施工中应用越来越广泛，天津地铁大厦工程高度 163m，属于超高层建筑，采用混合结构体系，结构形式为框架一混凝土核心筒体系，框架柱采用圆钢管混凝土柱，外框架结构的框架梁采用型钢混凝土梁，型钢砼的施工质量直接影响到工程主体结构的质量，在本工程施工中成功的总结了钢管混凝土柱 － 型钢混凝土梁框架一混凝土核心筒结构体系中型钢混凝土的施工经验和施工技术，对于类似工程有较好的借鉴作用。

【关键词】高层 型钢混凝土 施工技术

 

      天津地铁大厦工程位于天津市中心，西至万德庄南北大街，南至万德花园，北、东至南京路，为天津市的核心区域。具有广泛巨大的影响力。地下3 层，地上42 层，建筑物主体为办公楼，裙房6 层为商业用房，地下建筑兼作地铁出人口、集散厅和部分设备用房。标准层建筑平面如图 1 所示。地下三层高 3． 7m，地下二层高 3． 6m，地下一层高 6． 0m，地上高度为 163m，总建筑面积: 8．3 万 m²。工程为超高层建筑，设防烈度为 7 度，设计地震分组为第一组，基本地震加速为 0． 159，场地Ⅲ ～ Ⅳ类。采用框架一核心筒混合结构体系。

      天津地铁大厦工程成功地运用了型钢砼施工技术，型钢砼施工难度大，质量标准和施工安全措施要求较高，在本工程施工中，解决了型钢柱的设计细化及制作加工、钢筋穿型钢、砼均衡下料等技术难题，取得了明显的经济效益和经济效益。主要表现在降低了工程造价，运用型钢砼结构和运用钢筋砼结构及钢结构相比，减少了构件截面，增加了本工程的使用面积和层高，相应地节约了钢材，降低了工程造价; 缩短了工期，由于型钢本身具有足够的强度、钢度，施工中应用型钢砼施工技术，拆模时不用像钢筋砼结构那样需等到砼达到足够强度才能拆除模板，大大地缩短了工程工期，相应了也降低了管理费用。

 

      1． 型钢在砼浇筑之前已形成钢结构，具有较大的承载能力，能承受构件的自重和施工荷载。在高层建筑中型钢混凝土不必等待砼达到一定强度就可继续施工上层，可缩短工期。

      2． 型钢砼结构的延性比钢筋砼结构明显的提高，尤其是实腹式型钢，因而此结构具有良好的抗震性能。

      3． 型钢砼中型钢不受含钢率的限制，型钢砼构件的承载力可以高于同样外形的钢筋砼构件的承载力一倍以上，因而可以减少构件截面。对于高层建筑，构件截面减少，可以增加使用面积和层高，因而经济效益很大。

      4． 型钢砼结构较钢结构在耐久性、耐火性等方面均胜一筹。型钢砼框架较钢框架可节省钢材 50%或者更多。

      5． 型钢混凝土结构施工兼具有钢结构与钢筋混凝土结构的施工特点。在施工中预先吊装、焊接本结构层的型钢骨架，然后再绑扎钢筋、安装模板，最后浇筑本层的砼。一般为保证工期，型钢骨架的施工均比钢筋砼结构施工提前一层或几层。

      型钢混凝土结构是钢结构与钢筋混凝土结构的组合体，这二者施工方法的优势均可以应用到型钢砼结构中来。

 

      1． 型钢柱的制作。型钢柱在加工前，首先对其进行设计细化，对构件分节在 12m 以下并确定钻孔位置，解决运输、安装、与钢筋连接、模板加固等问题。选择有相应资质和规模的金属结构厂家进行; 十字形钢柱是由两个焊接 H 型钢组合，方案先以 H 型钢制作为基础考虑，H 型钢腹板与翼板的下料采用数控多头切割机自动切割，钢板长度方向应预留 25mm 的焊缝收缩余量和机加工余量，焊接 H 型钢上下翼板、腹板拼接焊缝为熔透焊，一级检验，型钢柱上钢筋孔较多，在进行构件组装焊接前，应先用摇臂钻进行钻孔; 焊接 H 型钢在装配胎膜内进行装配并确保: a、腹板要对正翼板中心; b、腹板要垂直翼板; c、腹板和翼板的装配间隙应符合规范，装配尺寸和位置公差检测合格后进行点焊，点焊焊点高度不得超过每道焊缝尺寸的 1/2，正反面点焊位置要错开，H 型钢的焊接应在焊接平台上进行，焊接前应清除焊接区域内的锈迹、污渣等。为减小构件的焊接变形，H 型钢梁可采用分层施焊的工艺，分层层数视板厚而定。焊接完毕后，需用火焰切除构件上的引弧板和其他临时固定卡具，并修磨平整。十字形钢柱由两根 H 型钢组装而成。应先将一根 H 型钢从腹板中间切开，成两个 T 型，再将两个 T 型与 H 型在拼装胎模内拼装成十字形并点焊。焊缝检验按图纸要求进行检验，板拼接焊缝为一级检验，其他焊缝为三级焊缝。焊接 H 型钢外形尺寸应符合国家规范的规定要求。成品构件经外形尺寸和焊缝检验合格后，进行栓钉焊施工，栓钉为Φ19 ×130，竖向间距 200，栓焊前应先对焊接区域进行除锈清污。成品构件经检测合格后，应予以编号并堆放于成品区。

       2． 型钢柱的安装。根据工程特点、施工场地及起重设备的性能，编制总体安装方案。确定安装作业的顺序、起重设备及钢构件的初始位置和吊装时各机械设备的配合情况等。构件进场后，技术人员要按照图纸进行复核，重点检查构件的外形尺寸和在运输、拼装过程中的变形情况，对变形部位要进行修复处理; 组织专业测量人员组成测量小组，根据土建方移交的控制轴线和标高，引测钢柱的测量控制轴线; 钢柱安装工艺流程为: 基础测量放线、清理→构件安装前检验→钢柱吊装→测量垂直度、轴线、标高→点焊固定→焊接→测量监测→测量复测; 钢柱采用符合要求的汽车吊进行吊装安装，起吊钢丝绳和吊索应经过验算，满足安全要求。钢柱起吊就位时，安装人员用手扶持钢柱，吊机缓慢落钩，使柱脚对正预埋钢板上所标轴线，以免误差太大不好调正，安装就位后，对轴线、标高、垂直度进行校正，待校正完后方能进行点焊固定。安装就位后，对轴线、标高、垂直度进行校正，待校正完后方能进行点焊固定，并在焊接过程中应随时对钢柱的垂直度进行监测。

      钢管柱安装流程图:

      3． 1 钢管柱开孔。钢管柱上开孔是在钢管柱制作厂家进行的，厂家根据我们详细的技术交底，确定开孔的位置、数量、大小。钢管柱上孔分单筋孔和双筋孔两类。双筋孔形状为椭圆形，开孔大小为( 2d +5) ×( d +4) ; 单筋孔形状为圆形，孔大小为 Φ( d +4) 。d 为钢筋肋间最大直径( d = 钢筋公称直径 +8mm) 。

      3． 2 钢筋制作、加工。穿钢管柱的钢筋必须经过计算，确定具体尺寸、加工位置及加工的角和弧度后，画出简图，对现场操作人员进行交底后才能下料、加工，以免造成材料浪费。穿钢管柱中间孔的钢筋时，无需对钢筋进行角度和弧度的加工，而直接穿过钢管柱。

      3． 3 钢筋安装。穿钢筋时一定要注意东西方向的钢筋和南北方向的钢筋同时穿插。且必须按自下到上的顺序。若钢管柱四周的梁底标高一致，则先穿最下面一层的钢筋。例如东西方向钢筋孔在下，就先穿东西方向钢筋，再穿南北方向钢筋，再穿东西方向二排钢筋，接下来穿南北方向二排钢筋，直至穿完整条梁的上皮钢筋为止。

      钢管柱支座处的钢筋锚固: 梁端穿钢管砼柱的钢筋需提前弯成 90o弯钩，穿过钢管后，锚固于钢管柱内，其锚固长度不得小于设计要求的最小锚固长度; 对于直接与钢管柱焊接的钢筋，焊接长度不得小于 10d( 单面焊) 。

      对于钢管柱两端梁高不同的问题，经与设计研究分析后，采用上皮钢筋作通筋，下皮钢筋向柱内锚固的方法。如下图所示。

      4． 柱模板的安装与拆除。柱模板体系在施工过程中基本上由木面胶合板、木方( 50 ×100mm) 、对拉螺栓、“3”型卡、Φ48 ×3． 5 钢管、扣件、可调支撑等组成。模板支设的难点在于: 在型钢混凝土柱中，因其内有型钢骨架，外有梁、板、柱的钢筋与其交织，故对拉螺栓穿过钢骨架上的予留孔眼较难，特别是梁、柱节点位置施工，故施工时严格控制各种钢筋、各种杆件的位置是关键所在。确实存在困难的位置采用外部支撑加强、内部撬抬钢筋使对拉螺栓穿过等做法解决。

      5． 砼的浇筑。对于梁柱接头等钢筋较密且交叉重复较多的部位，砼下料困难，作为结构的特别部位，浇筑砼时仔细小心，振捣到位，采用内部振动器和外部附着振动器相结合的方法。也可以对钢筋较密部位采取插钢管下振捣棒，必须保证混凝土的振捣要到位、密实，避免漏振而影响砼质量。由于砼强度等级较高，内含水泥和外加剂成分较多，造成振捣后浮浆较多，需要在砼浇筑过程中及时清除，避免产生局部强度削弱的现象发生。在型钢混凝土的浇筑过程中，注意同时均匀、分层下料，振捣时必须对称振捣，以防止钢柱受扭。

 

      随着高层超高层建筑越来越多，型钢混凝土组合结构的设计也越来越多的应用在工程中，型钢梁柱施工质量的好坏直接影响着主体的刚度、强度、稳定性及整个工程的质量，在地铁大厦工程中综合运用型钢砼施工技术，取得了良好的效果，对于类似的其他工程具有较高的借鉴意义。

 

［1］劲性钢管混凝土组合柱在我国的研究发展 洪哲 陶忠 福州: 福州大学学报 2005

［2］钟善榈 高层钢管混凝土结构［M］哈尔滨: 黑龙江科学技术出版杜，1999．

［3］钢管混凝土结构设计与施工规程( CECS28:90) ［S］． 北京: 中国计划出版社，1992